piotrek: jaka nature swiatła potwierdza zjawisko absorpcji??

Morpheus: Samo zjawisko absorbcji nie potwierdza ani natury falowej ani korpuskularnej. Można je tlumaczyć zarówno jako wygaszenie fal elektromagnetycznych przez ośrodek, jak i pochłanianie przez ośrodek porcji energii w postaci fotonów.

Mikofale

sosnowiczanin@buziaczek.pl: jak wykrywa się mikrofale ?

Morpheus: Bardzo podobnie jak fale radiowe, czyli odpowiednimi antenami. Fala elektomagnetyczne (np. mikrofale), docierając do anteny, wzbudzają w niej zmiany napięcia powodujące przepływ prądu, gromadzenie się ładnku na kondensatorach i w ten sposób można je mierzyć. Długości mikrofal mieszczą się w zakresie od 1mm do 30cm, i te z dłuższego zakresu są powszechnie używane w komunikacji (satelitarnej, telefonii komórkowej).

Ciało doskonale czarne

Marcin: definicja ciała doskonale czarnego

Morpheus: Ciało doskonale czarne jest to pewien idealny model ciała, które pochłania całkowicie padające na nie promieniowanie elektromagnetyczne (w szczególności światło) - nic nie odbija. Nie znaczy to, że ciało to musi być czarne, bo może samo emitować promieniowanie - np. gwiazdy w duży stopniu można traktować jak
ciało doskonale czarne - jak poświecisz na gwiazdę latarką to raczej nie zobaczysz odbicia :-). Wiecej patrz HRW tom 2, str 212

Prędkość światła

sara: Jaka jest prędkość światła?

Morpheus: Prędkość światła wynosi: 299 792 458 m/s
I co wiecej jest to wartość dokładna, bez błędu! A to dlatego, że obecnie metr definiuje się jako drogę jaką przebędzie światło w
1/299 792 458 sekundy :-).

Droga i przemieszczenie

ona: Definicja drogi i przemieszczenia w fizyce.

Morpheus: Jeśli w chwili początkowej położenie ciała było scharakteryzowane wektorem r1 a w chwili końcowej wektorem r2, to przeieszczeniem nazywa się wektor będący różnicą wektorów r1 i r2.
Natomiast droga to długość toru po jakim poruszało się ciało.
Zajrzyj do HRW tom 1, par. 4.2

Zmiana entropii

Paulina: Znaleźć wzór na entropię gazu doskonałego przy T=const V1; V2=2V1 i parametrach a i b.

Morpheus: Rozumiem, że chodzi o zmianę entropii podczas przemiany izotermicznej. Zmiana entropii wyrażona jest wzorem dS=dQ/T, gdzie dQ to ciepło wpływające do układu z otoczenia. Jeśli piszesz o gazie doskonałym, to nie wiem co to są parametry a, b. One bardziej mi pasują do gazu Van der Waalsa. Ale skoro piszesz, że doskonały to będzie doskonały. W przemianie izotermicznej ciepło dostarczone równe jest pracy wykonanej przez gaz (bo energia wewnętrzna się nie zmienia), czyli zamiast dQ wstawiamy pdV. p wyrażamy za pomocą V i T, korzystając ze wzoru p=nRT/V, a następnie całkujemy od V1 do V2. Uzyskamy zmianę entropii równą: nR*ln(V2/V1)=nR*ln2.
A z gazem Van der Waalsa będzie trochę trudniej, bo energia wewnetrzna zależy też od objetości, więc zmienia się w przemianie izotermicznej, ale myslę, że sobie poradzisz.

Prążki interferencyjne

Iwona: Jak powstają prążki interferencyjne?

Morpheus: Interferencja może zachodzić wszędzie tam gdzie mamy do czynienia falami (interferować mogą fale dźwiękowe, fale na powierzchni wody, światło i inne fale elktromagnetyczne fale materii). W szczególności, aby doszło do interferncji światła na ekranie, do danego punktu ekranu musi docierać światło z kilku źródeł, np. z kilku szczelin tak, że w pewnych punktach ekranu fale się wzmacniają (są w fazie) - tam pojawiają się prążki, a w pewnych punktach ekranu fale się kasują (np. minimum jednej fali trafia zawsze na maksimum innej) - tam są ciemne obszary. Warunkiem, żeby interferencja była widoczna jest to, że fale wychodzące z różnych szczelin muszą mieć ustaloną relację fazową między sobą, to znaczy jeśli z jednej szczeliny wychodzi fala, która w pewnym momencie ma maksimum, a z drugiej szczleiny wychodzi fala, która ma np. minimum (czyli są przesunięte w fazie o pi,) to ta różnica faz powinna się utrzymywać i nie zmieniać się w sposób przypadkowy. Jeśli zmienia się, to wtedy nie zaobserwujemy prążków interferencyjnych.
Wiecej zobacz w HRW tom 4, rozdział 36.

Falowo-cząsteczkowa natura światła

Lipa: Jakie zjawiska świadczą o falowej a jakie o cząsteczkowej naturze świata?

Morpheus: Już było trochę na ten temat na forum. Wiec w skrócie: falowa natura przejawia się w zjawiskach interferncji, dyfrakcji. Cząsteczkowa natomiast w zjawiskach takich, jak zjawisko fotolelektryczne, zjawsiko Comptona oraz w eksperymetach z użyciem detektorów czułych na wykrywanie pojedynczych fotonów. W analizie tych eksperymentów dochodzi się do wniosku, że istnieją najmniejsze porcje energii światła, których nie można podzielić bardziej, wykazujące cechy cząsteczki (fotony). Patrz HRW tom 5, rozdział 39.

Kot Shrödingera

pir)(: Mam pytanie związane z artykulem [Autorzy: Jarosław Chrostowski, Jan Stradowski,
Źródło: Tygodnik "Wprost", Nr 1184 (14 sierpnia 2005) ] "(...)Pod koniec lat 20. ubiegłego wieku Erwin Schrödinger zobrazował niezwykłość mikroskopowego świata kwantów w eksperymencie.

Do szczelnego pudła wkładamy kota, źródło promieniotwórcze emitujące średnio jedną cząstkę na godzinę oraz detektor, który w chwili wykrycia cząstki uwolni trujący gaz.

Po zamknięciu pudła i odczekaniu godziny mamy 50-procentowe prawdopodobieństwo, że kot jest martwy, i takie samo, że jest żywy.

Tak sugerowałby zdrowy rozsądek. Z opisu kwantowo-mechanicznego wynika jednak coś innego - przed otwarciem pudła kot jest jednocześnie i żywy, i martwy!

Znajduje się w dziwnej mieszaninie (tzw. superpozycji) wszystkich możliwych stanów.

Dopiero otwarcie pudła i sprawdzenie jego zawartości redukuje układ do jednego stanu - kot wyskakuje przerażony z pudła albo zostaje w nim martwy.

- Hipotetyczny kot Schrödingera wcale nie zachowuje się dziwnie - po prostu żyje w tej połowie wszechświatów, w których przeprowadzono eksperyment, a w drugiej jest martwy! - mówi David Deutsch, fizyk z University of Oxford, wyróżniony prestiżowym Medalem Diraca.

Uczony uważa, że przy takim zdarzeniu następuje podział wszechświata zachodzący lokalnie - zaczyna się od jednej cząstki elementarnej, po czym stopniowo, z prędkością mniejszą od prędkości światła, rozszerza się na wszystkie te rzeczy, z którymi cząstka oddziałuje.

- Nie powstają żadne nowe wszechświaty. Istnieje Multiversum, które jest jak rzeka, dzieląca się na wiele kanałów o różnej szerokości - mówi uczony.

Istnienie swego rodzaju "cieni" wszechświatów równoległych można dostrzec w niektórych zjawiskach fizycznych.

Przykładem są prążki interferencyjne powstające podczas przechodzenia światła przez dwie szczeliny.

Eksperymenty dowiodły, że nawet pojedyncze fotony zachowują się tak, jakby przechodziły przez obie szczeliny jednocześnie.

I tak robią - w jednym wariancie wszechświata przechodzą przez pierwszą, a w drugim przez drugą szczelinę.

Podobnie można objaśnić inne kwantowe zjawiska - na przykład to, że cząstka taka jak elektron może być w wielu miejscach jednocześnie.(...)"

1. Otoż chodzi mi o inne przyklady zjawisk fizycznych, w których dowiedziono wpływu istnienia tych równoleglych wszechświatów.

2. Zastanawiam się także, co dokładnie znaczy, że owe pojedyncze fotony zachowują się jakby przeszły jednocześnie przez dwie szczeliny.

Będę wdzięczny za odpowiedź/ukierunkowanie moich dalszych poszukiwań :)

Morpheus: Od razu zaznaczę, że bardzo trudno jest pisać o tych rzeczach. Z jednej strony są bardzo medialne, wiele wszechświatów, kot żywy i martwy jednocześnie itp., a z drugiej strony ich fizyka jest niezwykle subtelna i łatwo o nadużycia. Od razu zaznaczę, opis zagadnienia kota Schrödingera i jego rozwiązanie jest przedstawione z punktu widzenia tylko jednej z możliwych interpretacji mechaniki kwantowej - tzw. interpretacja wielu wszechświatów Everetta (many worlds interpretation). Nie jest to jednak ogólnie przyjęta interpretacja i fizycy ją wyznający należą raczej do mniejszości. Warto podkreślić, że jest to tylko interpetacja, to znaczy z mechaniki kwantowej (z żadnego z ekperymetów) nie wynika, że istnieje wiele wszehświatów (cieni wszechświatów itp.), cokolwiek to miałoby znaczyć.

W mechanice kwantowej podstawowym problemem inerpetacji jest to, że do wyników eksperymentów i metod matematycznych można sobie dorabiać, różną, jak to mówią filozofowie, ontologię (czyli teorię bytu - to co istnieje). Jak fizyk rozwiązuje jakiś problem z mechaniki kwantowej, to zazwyczaj o tej ontologii w ogóle nie myśli i używa pojęć takich jak stany kwantowe, funkcja falowa, superpozycja, nie mówiąc przy tym np. co rozumie przez stwierdzenie, że funkcja falowa istnieje itp. Wiekszośc fizyków tak postępuje i nie zastanawia się "jak jest naprawdę". I, niestety, to jest chyba wszystko co na razie można zrobić, bo mechanika kwantowa jest wciąż dość tajemniczą teorią. Rozwiązanie Everetta jest, przynajmniej dla mnie, całkowicie nieciekawe - wprowadzenie nieskończonej liczby równoległych wszechświatów nie wydaje mi się zbyt dobrym rozwiązaniem problemów interpetacyjnych mechaniki kwantowej. Ale to moja subiektywna opinia.

Dlatego zdanie "Istnienie swego rodzaju "cieni" wszechświatów równoległych można dostrzec w niektórych zjawiskach fizycznych" jest bardzo naciągane. Te zjawiska fizyczne można tłumaczyć bez użycia tych tajemniczych "cieni".

"Eksperymenty dowiodły, że nawet pojedyncze fotony zachowują się tak, jakby przechodziły przez obie szczeliny jednocześnie" - tak to wyglada, ponieważ wysyłając pojedyncze fotony widzimy interferncje i to jest esencją dualizmu korpuskularno-falowego, ale nie trzeba myśleć o równoległych wszechświatach. Można np. użyć interpetacji Bohma (dość niepopularnej, bo prowadzi do silnej nielokalności wszechświata), która tłumaczy inerferncję tym, że z cząstką jest związana fala, która interferuje a następnie pilotuje cząstki w taki sposób że po powtórzeniu eksperymentu wiele razy obserwujemy prążki.
Piszę o tym nie dlatego, że jestem zwolennikiem Bohma, ale dlatego żeby pokazać, że wszechświaty równoległe to nie jedyne rozwiązanie.

Co do Twoich pytań, to inne przykłady zjawisk kwantowych (które, jak podkreślam, nie dowodzą niczego na temat wszechświatów), to np. eksperymenty z użyciem interferometru Macha-Zendera (Mach-Zender interferometer), badanie łamania nierówności Bella przy użyciu kwantowych stanów splątanych.

Odnośnie Twojego drugiego pytania: Przez powiedzenie, że foton przeszedł przez dwie szczeliny jednocześnie, rozumiemy tylko tyle, że wysyłając pojedynczo fotony, i rejestrując je pojedynczo, zaobserwowaliśmy wzór interferencyjny taki sam, jak w sytuacji gdyby jakaś fala padała na dwie szczeliny, a następnie fale wychodzące z dwóch szczelin interferowały na ekranie. Tyle można powiedzieć, reszta jest interpretacją.

Spróbuj najpierw poczytać to, co jest na początku tomu 5 "Podstaw fizyki", a jak będziesz chciał drążyć temat głębiej, to pytaj dalej.

PS. A co do kota Schrödingera, to z uwagi na jego makroskopowe rozmiary, niezwykle silnie oddziaływuje on z otoczeniem. Zachodzi zjawisko nazywane dekoherencją (decoherence) i w opisie dawanym przez mechanikę kwantową, który uwzględnia dekoherencje, okazuje się, że wcale nie jest tak, żę kot jest żywy i martwy jednocześnie, ale jest albo żywy albo martwy. Tak jakby zdrowy rozsądek nakazywał. Ale do tego trzeba uwzględnić otoczenie.

Prędkość światła

arek: Mam takie (pewnie głupie) pytanie: jeśli światło jest falą elektromagnetyczną o odpowiedniej długości, to czy pole elektromagnetyczne rozchodzi się z prędkościa światła? Czy np. fala o mniejszej energii ma mniejszą prędkość. Jeśli tak, to czy prędkość światła, np. zarowki, jest mniejsza od prędkości światła Słońca? I w związku z tym, gdyby wypromieniować więcej energii niż Słonce, to nie pokona się prędkości światła?

Morpheus: Dla prostoty rozważajmy światło rozchodzące się w próżni (przy rozchodzeniu się światła w ośrodkach materialnych mogą dziać się przeróżne rzeczy). W próżni prędkość wszystkich fal elektromagnetycznych, niezależnie od ich długości i natężenia (energii przepływającej na jednostkę powierzchni w jednostce czasu), jest taka sama i wynosi c = 300000 km/s. Fala elektromagnetyczna o większym natężeniu ma większą amplitudę drgań: półelektrycznego i magnetycznego, natomiast jej prędkość rozchodzenia jest taka sama,
jak fali bardzo słabej.

• Wstęp
• Spis treści, rozdziały i słowniczki
• Pajęczyna fizyki
• Wyprowadzenia, których nie ma w książce
• Linki edukacyjne - chcę wiedzieć więcej!
• O książce
• O autorze aneksu
• Zadaniowy wypas
• Dla wykładowców
• Zapytaj matrixa